并联方式（精选6篇）
并联方式 篇1
0 引言
装设在变电所的并联电容器组用于进行无功补偿, 对改善用户电压质量, 提高供电系统经济运行水平起到了重要的作用。
1《6k V—66k V并联电容器运行规范》设备运行维护项目、手段及要求
电力电容器运行温度最高不允许超过40℃, 外壳温度不允许超过50℃, 有必要在单只电容器外壳上贴试温纸或采用红外线测温进行检查, 运行人员每周进行一次测温, 以便于及时发现设备存在的隐患, 保证设备安全、可靠运行。
安装于室内电容器必须有良好的通风, 进入电容器室应先开启通风装置, 在一些变电所电容器室空间较小, 环境温度高, 应改善通风条件。电容器的投入要考虑变压器的经济运行, 努力提高功率因数。首先投入或切除电容器, 再调整分接开关, 减少分接开关动作次数。在每天早晨负荷开始上升时, 当变压器无功表计指示的无功数值接近或大于该段母线上的电容器的补偿容量时, 就应该投入电容器运行。当晚峰负荷逐渐减少, 电压开始升高时或变压器无功表计出现倒送时将电容器停止运行。变电所的母线超出允许偏差范围时先投切电容器, 后调整变压器的分接开关。要以减少分接开关动作次数为原则。变电站在大负荷时, 要投入补偿设备, 保证功率因数有较高水平, 在小负荷时, 要切除全部补偿设备, 在变压器无功不向系统倒送的前提下要保证电容器运行时间。
1.1 正常运行时, 运行人员应进行的不停电维护项目
1.1.1 电容器外观、绝缘子、台架及外熔断器检查;
1.1.2 电容器不平衡电流的计算及测量;
1.1.3 每季定期检查电容器组设备所有的接触点和连接点一次;
1.2 检查处理电容器故障时的注意事项
1.2.1 电容器组断路器跳闸后, 不允许强送电。过流保护动作跳闸应查明原因, 否则不允许再投入运行;
1.2.2 在检查处理电容器故障前, 应先拉开断路器及隔离开关, 然后验电装设接地线;
1.2.3由于故障电容器可能发生引线接触不良, 内部断线或熔丝熔断, 因此有一部分电荷有可能未放出来, 所以在接触电容器前, 应戴绝缘手套, 用短路线将故障电容器的二极短接, 方可动手拆卸。
1.3 厂家说明书关于运行的规定
1.3.1新装设的或停止使用时间较长的并联电容器装置, 在使用前必须进行耐压试验, 试验前后应检查电容器;如电容量有明显变化, 则不能投入使用, 待查明原因后方可投入。
1.3.2装置投入时, 应每天巡视械检查, 如发现电容器箱壳明显膨胀、外熔丝熔断或其他异常现象, 应停止使用, 待查明原因处理后方可投入。
2 检查电容值的变化偏差及时发现电容器内部故障
为保证电容器随时处于完好状态, 要按期进行巡视检查, 定期维护。及时更换、修复损坏的电容器, 电容器继电保护装置有问题要及时处理。对电容器开关要重点巡视, 检查油位, 油色, 保证开关切断容量和机械机构部分工作正常, 按动作次数临检。按预试规程开展试验, 检查电容值的变化偏差对发现电容器内部故障是很重要的。鉴于电容器组运行中三相平衡和每相串、并联段电容值应尽量平衡的要求, 在安装、检修中要根据每只电容实际数值搭配满足对电容偏差的要求。
对用外熔断器保护的电容器, 一旦发现电容量增大超过一个串段击穿所引起的电容量增大, 应立即退出运行, 避免电容器带故障运行而发展成扩大性故障。我省《电力设备交接和预防性试验规程》规定电容值在投入运行后一年内进行试验;10k V及以下1—5年进行试验, 35k V及以上1—3年进行试验, 高压并联电容器, 电容值偏差不超出额定值的-3%—+5%范围, 与耐压前的比值不大于+2%—-2%。采用电桥法或电流电压法测量。
3 电容器的保护方式
保护和控制方式根据现场的条件进行选择, 应符合GB50227-1995的要求。整组电容器装置是经多支电容器单元串并联组成, 每只电容器单元内部也是经绕制的小电容串并联组成, 在运行中承受电压, 经常由于某个小电容击穿而造成该电容器单元迅速损坏, 电容器单元损坏又造成该电容器不能继续运行, 及时发现或由保护跳闸脱离运行, 就避免了对电容器组更大的损坏。电容器的内部故障保护包括继电保护装置和电容器的熔丝保护, 两者均为主保护, 内部熔丝和外部熔断器为电容器内部故障的第一道保护继电保护为第二道保护。
3.1 熔丝保护
集合式电容器内部的每个电容器单元内装有内熔丝, 内熔丝电容器其内部每个元件均串有一根熔丝, 当某个元件击穿时, 与其并联的完好元件即对其放电, 使熔丝在毫秒级的时间内迅速熔断, 将故障元件切除, 从而使电容器能继续运行。
构架式电容器单元内部无内熔丝, 而是采用每个电容器单元配置一只喷逐式外熔断器的方式。外熔断器的熔丝额定电流选择, 不应小于电容器额定电流的1.43倍并不宜大于额定电流的1.55倍, 一般为电容器额定电流的1.5倍为宜。
3.1.1 应加强外熔断器的巡视, 巡视要点为:
1) 安装角度应符合厂家的要求;
2) 弹簧是否发生锈蚀;
3) 指示牌是否在规定的位置。
及时更换已锈蚀、松弛的外熔断器, 避免因外熔断器开断性能变差而复燃导致扩大事故。熔丝应具有稳定可靠的时间一电流特性曲线, 并应由制造厂随产品同时提供给用户。熔断后的熔丝间隙必须能承受它所隔离的元件上可能出现的稳态电压和正常的短时过渡过电压。在整个寿命期间, 熔丝应能连续承受等于或稍大于电容器电流最大允许值除以并联熔丝通路数的电流;开关操作引起的涌流以及内部其它元件损坏和外部短路时的放电电流。
3.1.2 较常用继电保护装置
1) 单星型接线的电容器组, 可采用开口三角电压保护 (不平衡电压由放电电压互感器二次接成开口三角, 反映每相电容器存在的电压差别, 灵敏度高, 安装简单, 是国内中小容量电容器组常用的一种保护方式。我局10kv电容器均采用单星型接线, 均采用该保护, 电压值为30v, 0.5秒, 我局太古变10kv电容器保护动作, 试验发现一相电容器中出现单只击穿。
2) 高压并联电容器装置可装设带有短延时的速断保护和过流保护, 保护动作于跳闸。
速断保护的动作电流值, 在最小运行方式下, 电容器组端部引线发生两相短路时, 保护的灵敏系数应符合要求;动作时限应大于电容器合闸涌流时间。
过流保护的动作电流值应按大于电容器组允许的长期最大过电流整定。
3) 高压并联电容器装置应装设母线过电压保护, 带时限动作于信号或跳闸, 电压值为115v, 0.5秒 (应:表示严格, 在正常情况下均应这样做的) 。
4 结论
继电保护装置的整定计算定值应要求厂家提供保护计算方法和保护整定值;对保护定值必须进行核算, 避免电容器组保护定值错误而引发事故。电容器组保护动作后, 应对电容器组进行检测, 确认无故障后方可再投运。未经检测核实确无故障, 不再投运, 避免带伤电容器再投运而引起爆炸起火。
参考文献
[1]赵亮.电力电容器的异常运行分析及处理[J].现代化变电所运行全书, 1999, ISBN 7:304-305.
有效识别串并联电路 篇2
串联电路的定义：把用电器逐个顺次连接起来的方式（如图1）.特点：（1）电流只有一条路径.（2）只需一个开关，开关位置不影响控制效果.（3）用电器同时工作，同时不工作（互相影响）.（4）电路中任意一处断开，所有用电器都不工作.
并联电路的定义：把用电器并列连接起来的方式（如图2）.特点：（1）电流有两条（或多条）路径.（2）用电器可以独立工作，互不影响.（3）干路开关控制整个电路，支路开关只控制对应支路.
识别电路是解决电路问题的基础，如何有效识别串、并联电路呢？
一、定义法
串联：逐个顺次、首尾相接.如图3，L1的右端与L2的左端顺次相连.
并联：并列、首首相接、尾尾相连.如图4，L1的左端与L2的左端相连，L1的右端与L2的右端相连.
二、电流法（也叫直通法）
即把电流类比成水流，从电源正极流回负极，如果电流只有一条路径即为串联，如果电流有两条或多条路径即为并联.（若为并联，必须找到分流点和会流点）
如图5A，若闭合开关，电流从电源正极流出先后通过L2、L1再回到负极，电流只有一条路径，故L1、L2串联.
如图5B，若闭合开关，电流从电源正极流出，流到M点后分为两路，分别通过L1、L2，于N点会合后，流回负极.故L1、L2并联.图5C与图5B类似.
图5D中间部分十字相交不打点表示不相连，因此电流仍是电流从电源正极流出，流到M点后分为两路，分别通过L1、L2，于N点会合后，流回负极.故L1、L2仍是并联.
三、短路法
用导线连接在其中一个用电器的两端（为避免电源短路，应采取试触的方法），即将其短路，如果其他用电器仍能工作，即为串联电路；如果其他用电器都不能工作，即为并联电路.这种方法在实际电路中应用较多.
四、拆除法
将其中一个用电器拆除，如果其他用电器都不能工作，即为串联电路.如果其他用电器都仍能工作，即为并联电路.这种方法也往往用在实际电路中.
五、节点法
同一根导线上，各点相同，可认为是同一点，如图6，导线AC的两端A点、C点可以看成同一点，同理，导线BD的两端B点、D点可以看成同一点.这样可以想像把C点向左拉与A点重合，把B点向右拉与D点重合，即可等效成如图7所示的电路，显然三只灯泡并联.
六、识别电路时对电表如何处理
如果电路中连有电表该如何处理？因电流表的电阻为零，可把电流表“当导线”处理；因电压表的电阻无穷大，可把电压表“当断路”处理，即对电压表“视而不见”.
如图8，把两只电流表当导线，其等效电路图如图9所示，再用“电流法”（直通法）判断，可知L1、L2并联.
如图10，把3只电压表当断路处理，其等效电路图如图11所示，再用“电流法”（直通法）判断，可知L1、L2串联.
并联方式 篇3
1 空调系统应用现状及存在的问题
据统计, 我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%。在设有中央空调的公共建筑物中, 中央空调的能耗约占本建筑总能耗的60%, 而且呈逐年增长的趋势。根据有关资料统计, 实际中, 在一年的绝大部分时间内空调负荷远比设计的负荷 (全年最大负荷) 要低, 全年约有60%的时间实际负荷是在设计负荷的50%～70%以下运行, 并且时刻都在波动, 所以实际负荷总不能达到设计的满负荷状态, 造成了能量的严重浪费, 严重影响经济效益和人们的生活水平, 因而如何能降低空调的能耗, 成为一个亟待解决的大课题。
2 中央空调水系统简介及本论文所应用试验平台的描述
2.1 中央空调水系统的简介
中央空调系统供冷的冷源为冷水机组, 其冷凝器侧为冷却水系统, 蒸发器侧为冷冻水系统, 因此空调水系统由冷冻水系统和冷却水系统组成。冷却水系统包括冷却循环水泵、冷却塔及相应的阀门、管道。冷冻水系统包括冷冻循环水泵、分集水器、阀门、管线和相应的空调末端设备。
2.2 试验平台的描述
实验设备:一套拟建的两单元五层楼的空调冷水机组的给水系统, 每单元分别装有风机盘管, 系统中的水量由高位水箱补充, 水流扬程由两台同型号的变频水泵 (3.7KW) 提供, 每层楼供水由阀门控制, 供水管道装有压力传感器、流量计、阀门等, 其位置及标号如示意图所示;此外还包括两台变频柜及功率表、流量计、转速仪等。
设两单元五层的10个阀门均打开时, 负载为100%, 每关掉一个阀门, 负载降低10%, 实验中分别测试两台泵随负载和流量的变化采用均工频、一工频一变频、均变频时的各泵频率、流量、功率等参数值, 通过绘制P-Q曲线图对三种运行方式进行对比, 分析其节能效果。
3 试验及理论分析
3.1 两台泵均工频
此实验中, 始终保持两台泵的频率为额定值50HZ, 通过关闭阀门降低负载, 测试各阶段的参数值, 记录数值如表1所示。
绘制总功率总流量随负载率变化的曲线图如图1所示。
由绘制曲线和试验数据可看出:尽管随着流量的降低水泵的功耗在减小, 但即使当负载率减少到30%, 流量减少到37.9 (m3/h) 时, 此时的功率仍为3.9 2K W, 这就意味着即使很小的室内负荷, 仍需耗费很大的水泵功率, 造成电能的严重浪费, 节能效果很差。
3.2 一台工频一台变频
此试验中, 令1号泵随流量的变化而变频, 2号泵工频, 在负载率分别为100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%时, 通过调频改变流量 (以每组负载率下的原始流量的20%为梯度, 依次下降, 直至降到原始流量的20%为止) , 记录各参数值见表2所示。
一工频一变频时, 同一负载情况下, 随着流量的降低所耗功率的明显呈指数型递减, 流量越低功耗递减越慢, 且流量低于30 (m3/h) 时, 各负载率下所耗的功率差别不大, 当流量大于35 (m3/h) 后, 相同流量下负载率越大水泵功耗越低, 这是因为流量越低管网阻力越大, 水泵相当一部分能量要用来克服阻力。
3.3 两台均变频
此试验中, 令1号泵、2号泵均随流量的变化而变频, 在负载分别为100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%时, 通过调频改变流量 (以每组负载率下的原始流量的20%为梯度, 依次下降, 直至降到原始流量的20%为止) , 记录各参数值见表3所示。
当两台泵均变频时, 随着流量的降低, 功率仍呈指数型降低。这首先说明均变频的运行方式节能效果优于一工一变的运行方式, 当然也更优于均工频的运行方式, 例如对应与流量为30 (m3/h) 时, 一工频一变频的运行方式各负载率下所耗的功率大约为2.4 (KW) , 而两泵都变频时各负载率下所耗的功率大约为1 (KW) 左右, 节能率近于60%, 体现了明显的节能效果。流量越低时均变频的运行方式较一工一变的运行方式节能效果越显著。流量越低时, 各负载率下消耗的功率降低度越小的原因仍为:流量越低, 水泵需克服的管网阻力越大, 当流量小到一定值时, 管网阻力几乎达到最大极限值, 此时各负载率下所消耗的功率值也很相近。
4 结语
由以上三组试验数据及曲线分析可看出, 变频调速技术用于空调水泵控制系统具有调速性能好、节能效果显著等优点。继而可得出以下三条结论: (1) 对于两台同型号水泵并联的运行的情况, 两台水泵同时变频调速节能效果最好, 一工频一变频的运行方式次之, 两台均工频的节能效果最差; (2) 流量越低时, 相对节能效果越显著; (3) 流量越低, 水泵需克服的管网阻力越大。
参考文献
[1]符锡理.变频调速供水泵原理和实践[J].变频器世界, 1999 (10) .
[2]王刚, 崔明辉.空调水系统并联水泵的选择配置与分析[J].2008, 8.
[3]吕文, 陈洪亮.多台并联变频调速水泵的控制方式[J].2005, 4.
[4]Houser, Rod.Realizing Energy Savingthrough Variable-speed Pumping-aPrimer.Water Environment andTechnology, 2004, 16 (4) :51～54.
[5]Pemberton, Mike.Intelligent VariableSpeed Pumping.Plant Engineering, 2003, 57 (12) :28～30.
打破学科界限 语、音、美、并联 篇4
在《南湖》一课的教学中，我感觉学生借助插图对游船的样子有一个清晰的了解，但对它在革命历史上的重要意义，仅处朦胧状态，我便把第二课时上成了语、音、美综合课。放一首《南湖的船，党的摇篮》，那舒缓悠扬的乐曲，婉转美妙的歌声把学生带入七月南湖揭开历史新篇章的境地，然后通过教唱歌曲，使他们既体会了那里美丽的风景，又了解到中国革命的艰难历程，同时对中国共产党的热爱之情油然而生。此时，南湖游船在学生的心中升值到了顶峰，我便及时布置巩固练习：用线条勾勒出南湖游船的样子。这样，使学生进一步巩固了按一定顺序抓住特点描绘事物的方法。
在《草原》一课的教学中，我考虑到身居中原的学生不容易感受草原壮美的景色，给“背诵”这一要求带来困难，我便让音、美发挥它们直观、生动、形象的辅助作用。“蓝蓝的天上白云飘，白云下面马儿跑，举起鞭儿响四方，百鸟齐歌唱……”雄浑嘹亮的歌唱把学生带到了富有诗意的辽阔草原，使他们耳目一新。接着让他们倾听悠扬、舒缓的《美丽的大草原》，马头琴声和我富有真挚感情的朗读，字字入耳，句句贴心，学生仿佛置身于一幅有声有色的画卷，在体味草原的美，大自然可爱的同时，热爱祖国之情自然涌上心头。随着学生感性认识的升华，我让学生自渎第一段课文，根据文章所写事物用彩笔画一幅草原美景，再画文对照四人一组进行口头描绘练习。最后我出示一幅图画，让学生合上书看画面内容，分组进行背诵比赛。如此，学生通过感官启发想象，形象产生思维，思维加深记忆，提高了教学效果。
教《长征》一课时，诗中有一些抽象的词语不好理解，我初次讲时费尽口舌，极尽描绘，仍感受到学生似懂非懂。后来，我从练习简笔画上受到了启发。第二次讲时，我结合形象的图画来帮助学生理解。学“五岭逶迤腾细浪”时，我启发学生在练习本上画出连绵起伏的山岭，不但使学生对“逶迤”有了清晰的认识，而且通过画出的山岭弧线领会了“腾”的贴切形象。接着我引导学生通过画气势雄伟的大山来理解“乌蒙磅礴”，通过画峭拔的山崖和巨浪拍岸的景象，理解“水拍云崖”。这样，使学生在享受作画成功喜悦的同时，完成了综合能力的训练。最后，我把练习背诵的环节改为教唱歌曲，让学生说一句诗意，我教唱一句。以后学生每天在课前唱《长征》，背诵诗歌和体会战士藐视困难，一往无前的革命乐观主义精神，自然无需费力。在《烟台的海》第二课时教学中，我出示烟台春、夏、秋、冬四幅图画，和学生一起边欣赏美术的奇妙，边口述每个季节的特色，以锻炼学生的观察、分析、总结、表达的能力。接着，我把学生分成四个旅行社，每社发一幅图画，让他们图文对照，发挥想象，讨论各自所代表季节的导游词，进行最佳旅行社的第一轮竞赛，让学生的联想能力得以自由发展。当胜者士气高昂，败者跃跃再试时，我引导他们各自把季节特点编成歌词，按《十二月花开》的谱进行练唱、竞唱。最后，我综合每组所编歌词，连成一首《烟台的海四季歌》师生集体演唱。这样把抽象的内容具体化，又把具体的内容趣味化，不但使学生充分体会到烟台的海四季独特的美，而且使他们很直观地形成热爱大自然的思想、情感，还能使他们在愉快中发展团结协作能力，培养争胜意识。
并联方式 篇5
为满足工业高速发展所带来的电力负荷迅速增长的需求,集约化利用土地资源,节省线路建设投资费用,电网同塔双回输电线路的比例逐年上升。同塔双回线路大量投运后,其有效防雷成为困扰线路运行的难题之一。双回线路与相同电压等级的单回路相比,杆塔高度高,避雷线的屏蔽性能差,雷击杆塔时塔顶电位高,导线受雷电绕击的概率大,线路反击耐雷水平低,并且存在着两回及以上线路同时闪络跳闸的问题。雷击造成同时跳闸所殃及的停电面积较单回线路大,同时对电网的安全稳定运行影响也较大[1,2,3]。
目前广泛采取的防雷措施包括降低接地电阻、加强绝缘、安装防雷侧针、安装线路并联间隙等,其目的都是为了增加对导线的屏蔽效果、提高线路耐雷水平,降低雷击跳闸率,从思想上属于“堵塞型”的防雷措施。但是由于雷电活动的随机性与复杂性,以及输电线路走廊地形气象条件的多样性和差异性,使得上述措施不能完全避免雷击跳闸的发生[4]。
绝缘子串并联间隙是一种疏导型防雷措施。其防雷方式的核心思想是允许线路有一定的雷击跳闸率,通过采用间隙装置与绝缘子串并联,定位雷击闪络,疏导工频电弧,避免绝缘子串损坏,降低雷击事故率。这种方式虽有雷击闪络,但无永久性故障,绝大部分都能重合闸成功[5,6,7,8]。其原理是:在绝缘子串两端并联金属电极,形成保护间隙,其长度略小于绝缘子串的串长。正常运行时,并联间隙可起到均匀工频电场的作用;雷击发生时,绝缘子串两端会产生很高的雷电过电压,由于并联间隙的冲击放电电压低于绝缘子串的冲击放电电压,故并联间隙无法首先形成放电通道,持续的工频电弧会固定在电极端头上燃烧,最终电动力沿电极端头吹开电弧直到其消散,保护了绝缘子不被电弧灼伤[9,10,11,12,13]。
日本、德国、法国等国家从20世纪60年代已开始研究在架空输电线路上使用并联放电间隙,其绝缘配合规程也涵盖了并联间隙的内容。我国绝缘子串很少安装并联间隙,规程也没有考虑并联间隙,但并联间隙防雷保护方式正逐渐受到我国电力工作者的重视,在某些地方已开展试点应用。并联间隙装置在我国的应用不能照搬国外经验,我国绝缘子串普遍较短,并联间隙难免会短接掉部分绝缘子,使干弧距离减小,线路绝缘水平和耐雷水平降低,雷击跳闸风险变大。增加绝缘子串长度又会违背现有的绝缘配合规程,增加线路的建设费用。试验表明,如果间隙长度和绝缘子串长度相差太小,也很难保证放电都发生在并联间隙之间[14,15]。
为了研究同塔双回输电线路不同并联间隙安装数量及配置方式下的防雷性能,本文以220 kV同塔双回典型杆塔为例,利用交流暂态仿真软件(Alternative Transients Program,ATP)建立了先导闪络判据计算出不同并联间隙配置方式下的耐雷水平和跳闸率,为同塔双回输电线路的前期设计和后期运维改造提供参考和依据。考虑到并联间隙会使线路绝缘水平降低,导致雷击跳闸率上升,并联间隙使用不宜过多,建议同塔双回线路并联间隙最多安装四相。
2 2支并联间隙
2 支并联间隙配置方式共有9种,如图1所示(黑点表示该相安装并联间隙)。220 kV同塔双回线路2支并联间隙不同配置方式下的单回闪络、双回闪络及第四相闪络耐雷水平和跳闸率如表1所示(0代表未配置并联间隙,以下同),图2为同塔双回线路2支并联间隙不同配置方式下单回闪络、双回闪络及第四相闪络时耐雷水平对比情况。
由表1和图2可以看出,在安装并联间隙后线路的单回闪络耐雷水平有所降低,最大下降幅度达到22 kA,而在不同配置方式下的双回闪络耐雷水平较未安装并联间隙情况下的耐雷水平有增有减,第四相闪络耐雷水平较未安装并联间隙情况下的耐雷水平亦有增有减,且第四相闪络耐雷水平变化幅度大于双回闪络耐雷水平变化幅度,这主要是由于一回线路发生闪络后对另一回线路不同相的耦合程度不同引起的,相比于双回闪络,第四相闪络的不同相耦合情况更为复杂。为减小同塔双回线路同跳概率,在只配置2支并联间隙的情况下建议采取图1中的配置方式4。
3 3支并联间隙
3 支并联间隙配置方式共有10种,如图3所示(黑点表示该相安装并联间隙)。220 kV同塔双回线路3支并联间隙不同配置方式下的单回闪络、双回闪络及第四相闪络耐雷水平和跳闸率如表2所示,图4为同塔双回线路3支并联间隙不同配置方式下单回闪络、双回闪络及第四相闪络耐雷水平对比情况。
由表2和图4可以看出,同塔双回线路配置3支并联间隙比只配置2支并联间隙后的耐雷水平进一步下降,从不同配置方式下的平均耐雷水平来看,2支并联间隙情况下的双回闪络及第四相闪络平均耐雷水平分别为125 kA、199 kA,3支并联间隙情况下的双回闪络及第四相闪络平均耐雷水平分别下降为122 kA、185 kA,而单回闪络耐雷水平的下降幅度最大均达到了22 kA。由图5可以看出,为减小同塔双回线路同跳概率,在只配置3支并联间隙的情况下建议采取图3中的配置方式3。
4 4支并联间隙
4 支并联间隙配置方式共有6种,如图5所示(黑点表示该相安装并联间隙)。220 kV同塔双回线路4支并联间隙不同配置方式下的单回闪络及双回闪络耐雷水平和跳闸率如表3所示,图6为同塔双回线路4支并联间隙不同配置方式下单回闪络及双回闪络耐雷水平对比情况。
由表3和图6可以看出,同塔双回线路配置4支并联间隙后其双回闪络及第四相闪络平均耐雷水平分别为118 kA、184 kA,相比配置3支避雷器的情况进一步下降,其中双回闪络耐雷水平下降幅度较大,单回闪络耐雷水平的下降幅度最大达到了22 kA,与配置2支和3支避雷器情况后单回闪络耐雷水平一致。从图6可以看出,为减小同塔双回线路同跳概率,在只配置4支并联间隙的情况下建议采取图5中的配置方式6。
5 结论
同塔双回输电线路配置线路并联间隙后单回闪络及双回闪络耐雷水平均较未配置并联间隙时有所下降,且随着并联间隙配置数量的增加,杆塔耐雷水平也不断下降,双回闪络耐雷水平下降幅度较大
结合理论与实际运行经验,在雷击跳闸率较高的地区,不宜简单推广绝缘子并联间隙,可以考虑增加1～2片绝缘子和合理的电极配置,在保持跳闸率不上升的基础上进行试点研究。
摘要：并联间隙又称招弧角间隙或引弧角间隙,目前已被广泛地应用于输电线路防雷中。采用ATP软件对典型的220kV同塔双回杆塔建立了线路模型以及绝缘子先导闪络模型,在24个并联间隙的不同配置方案下,分别计算线路的单回及双回闪络耐雷水平,得到了最优配置方案。计算结果可作为同塔双回输电线路的防雷设计和运维的参考依据。
并联方式 篇6
随着风电、水电等不稳定电源大规模集中接入特高压交流系统,使线路无功功率波动频繁,导致无功平衡和电压控制问题。采用可控并联电抗器技术是解决此问题的关键技术之一[1,2,3,4,5,6]。可控并联电抗器技术能够有效调节线路无功和线路电压,并且可控高抗还具有限制工频过电压、限制操作过电压和抑制潜供电流等优点[7,8,9]。
中国已投入使用的有750kV分级式可控并联电抗器和750kV磁控式可控并联电抗器。分级式可控并联电抗器具有响应速度快的优点,但是无法实现容量的平滑调节;磁控式可控并联电抗器具有容量平滑调节的优点,但响应速度相对较慢。晶闸管控制变压器式可控并联电抗器(thyristor controlled transformer type controllable shunt reactor,简称TCT式可控高抗)因其结构独特[10,11,12],兼具分级式可控并联电抗器的响应速度快和磁控式可控并联电抗器容量平滑调节的优点。
TCT式可控高抗的运行范围要求在90°180°之间,在此区间内TCT式可控高抗需要实现容量的平滑调节,而晶闸管控制单元(thyristor controlled uint,TCU)是决定TCT式可控高抗运行范围的主要单元[13,14,15,16],而影响TCU运行范围的主要条件是TCU的取能方式。
TCU的取能方式有电压取能和电流取能两种,这两种取能方式有不同的运行特性[17,18,19]。 如果TCT式可控高抗使用电压取能或电流取能,则TCT式可控高抗不能在不增加任何设备的情况下,实现其在90°180°范围内平滑调节容量。
本文对TCT式可控高抗的工作特点及结构进行分析,阐述TCT式可控高抗使用电压取能或电流取能的运行特点,通过对其工作特点及电压取能和电流取能的运行特点总结,提出TCT式可控高抗晶闸管控制单元使用电压和电流混合取能方式,从而使TCT式可控高抗可靠运行在90°~180°之间。设计电压等级为1.5kV的TCT式可控高抗的等效模型进行试验,试验证明其采用电压—电流取能方式时,TCT式可控高抗能在触发角度90°~180°范围内进行容量的平滑调节,该方法可靠、有效,且易于工程实施,降低了设计成本。
1 TCT式可控高抗的基本原理
TCT式可控高抗连接方式是电抗器一次侧采用星形接法,二次侧控制回路采用三角形接法;另一种连接方式是电抗器一次侧和二次侧控制回路均采用星形接法;控制回路采用的连接方式不影响晶闸管阀的运行特性。晶闸管阀的连接方式有星形接法和三角形接法两种方式。本文阐述的TCT式可控高抗装置结构如图1所示。图中:母线有a,b,c三相;绕组r1和r2分别为电抗器的一次绕组和二次绕组,采用Yy连接方式;QF为二次侧控制绕组的断路器;Valve为晶闸管阀组,采用三角形接法。
当TCT式可控高抗投入运行时,断路器QF闭合,晶闸管阀组开始运行。通过晶闸管阀组控制二次侧回路电流,从而控制电抗器容量输出。晶闸管阀的触发方式采用光—电触发,使用晶闸管控制单元TCU。TCU通过获取外部能量完成晶闸管的触发功能,晶闸管阀的触发范围为90°~180°。
TCT式可控高抗的工作特点是根据容量控制晶闸管阀组的触发角度。当容量输出为零时,晶闸管阀触发角度为180°,阀体流过的电流为零,阀体两端电压为控制回路二次绕组两端电压;当容量输出缓慢增加时,晶闸管阀触发角度缓慢减小,阀体两端电压缓慢减小,流过阀体的电流增加;当触发角度减小至90°时,TCT容量输出最大,此时流过阀体的电流最大,阀端电压为零。 在容量变化过程中,TCU主要任务是获取晶闸管两端电压或流过晶闸管的电流为能量,驱动TCU实现晶闸管的控制,所以TCU的取能方式对TCT的运行至关重要。TCT式可控高抗单相阀体见附录A。
2 晶闸管阀TCU的取能方式
目前晶闸管阀TCU采用的取能方式有电流取能和电压取能两种方式。这两种取能方式单独应用在TCT式可控高抗中时,会直接影响TCT式可控高抗的容量平滑调节性能。
2.1 电压取能方式
电压取能是一种通过获取晶闸管阀两端电压实现TCU正常运行的方法。TCU如果只使用电压取能,虽然TCU可以在触发角θ=180°时取能正常,满足晶闸管阀运行,但是在触发角θ 减小至90°的过程中,因为晶闸管阀两端电压过低导致TCU取能失败,这样会使TCT式可控高抗不能按照目标容量输出,甚至危及输电电路安全运行。
图2所示为TCU电压取能结构,其中T为单只晶闸管,UT为晶闸管两端的电压,R和R1为分压电阻,D1和D2为二极管,T1为晶闸管,DZ为稳压二极管,C为电容器。
电压取能电路的工作过程如下:晶闸管两端电压UT上升,电流i通过二极管D2向C充电,当C两端的电压达到稳压管DZ的稳压值VC时,DZ导通,从而触发晶闸管T1,使T1导通,由于D2的反向阻断作用,使得C上的电压VC保持不变,从而为电路提供稳定工作电源。
在触发角θ 减小到接近90°的某个θ1值时,使TCU无法正常取能导致晶闸管阀不能导通,此时阀端电压升至额定电压UN,TCT式可控高抗输出容量为最小,见附录B图B1。
为了计算θ1,需要简单计算C充电到VC所需要的时间t,设
则
故
式中:UR1为R1两端电压;XC为充电电容器C的容抗;i为充电电流;C为电容器C的充电电容。
将式(1)代入式(3)可得:
由式(4)可知充电时间t与VC/UR1有关,本文中电压VC设计为60V,UR1取最小电压120V,ω=2πf,频率f=50Hz,则有t≈1.6ms。对阻感负载TCT式可控高抗的θ1值计算,取T=20ms,则有
将t≈1.6ms代入式(5)可得θ1=104.4°。本文中θ1取最小值105°。
当90°<θ1<105°时,电压取能方式不能为TCU提供稳定电源,导致TCT式可控高抗在此范围内容量调节失败,所以电压取能方式不能满足TCT式可控高抗在90°~180°范围运行的要求。
如果TCT式可控高抗的TCU只采用电压取能方式,那么为达到TCT式可控高抗在90°~180°稳定运行的要求就必须增添外部设备,晶闸管阀常用的外部供能设备是UPS电源。但如果增添UPS电源,TCT式可控高抗设计成本会增加很多。
2.2 电流取能方式
电流取能是一种通过获取晶闸管阀两端电流实现TCU正常运行的方法。TCU如果只使用电流取能方式,那么TCT可控高抗将无法正常运行。因为在TCT式可控高抗投入运行的过程中,晶闸管阀没有电流流过,TCU不能获得工作能量。
图3所示为TCU电流取能结构。图中:IT为流过晶闸管阀的电流;T为晶闸管;TA为电流互感器;V为整流桥;id为流过电容器C1的直流电流;C和L组成LC滤波电路。
电流取能的工作过程如下:晶闸管T被触发,电流IT流过晶闸管,电流互感器TA的二次电流经过整流桥V的整流变为直流电流id,电流id流过D1向C1充电,当C1两端的电压达到稳压管DZ的稳压值VC时,DZ反向导通,又因为D1的反向阻断作用使C1两端的电压VC保持平稳。
当TCU只采用电流取能方式时,TCU在θ2<θ≤180°范围取能异常,此时TCU取能异常导致晶闸管阀不能正常工作;在90°<θ≤θ2范围TCU取能正常,此时TCU工作正常,见附录B图B2。
触发角θ2的计算过程与触发角θ1一致,则有
式中:UR为电阻R两端电压;C1为电容器C1的充电电容;VC为C1两端的电压;XC1为电容器C1的容抗。
全桥整流电路的直流侧电压UR为:
式中:UR1为整流桥交流侧电压。
本文取UR1=120 V,则有UR=108 V。频率f=100Hz,VC设计为60V,则t≈0.9ms。计算阻感负载TCT式可控高抗的θ2,取T=20ms,则有
将t≈0.9ms代入式(8)可得θ2=171.9°,本文中θ2取最大值170°。
当触发角在170°<θ≤180°时,流过晶闸管阀的电流无法给TCU提供足够的能量来触发晶闸管,导致TCT式可控高抗容量调节失败,因此电流取能方式不能满足TCT式可控高抗在90°~180°范围运行的要求。
如果TCU只采用电流取能方式,那么也需要添加外部设备,从而使TCU能在170°<θ≤180°之间运行。采取方式同样是晶闸管阀常用的外部供能设备UPS电源,但同样大幅增加了设计成本。
3 TCT式可控高抗TCU的混合取能方式
3.1 TCU电压—电流取能特点
电压取能方式或电流取能方式不能满足TCT式可控高抗在90°~180°范围的运行要求,影响TCT式可控高抗容量调节,但通过分析2.1 节和2.2节可知,电压取能和电流取能可以相互补充。TCU如果同时使用电压取能和电流取能方式,TCT式可控高抗可以工作在导通角90°~180°范围。但对于同时采用电压方式和电流取能方式存在两个问题:①电压取能电路和电流取能电路切换问题;②电压取能电路和电流取能电路相互干扰问题。
为解决上述问题,TCU取能电路如图4所示。
采用电压取能电路和电流取能电路并联的方式,使两种取能回路协调工作,实现电压取能和电流取能方式的无缝对接,从而避免了电压取能电路和电流取能电路切换问题。二极管D3和D5的设置有效阻断了电压取能电路和电流取能电路间的干扰。
TCU采用电压—电流取能电路的工作过程如下:当晶闸管阀体在初始时刻上电后,电压取能回路经过一个周期的时间获得稳定的供电电压VC,在未进行容量调节时,只有电压取能电路为TCU提供工作电源。如附录B图B3 所示,随着触发角θ 逐渐减小,当导通角θ2<θ≤180°时,TCU只能通过电压取能电路获取能量使TCU正常工作,能量主要由电容器C提供;当导通角θ1<θ≤θ2时,电压取能电路和电流取能电路同时为TCU提供稳定的工作电压,能量由电容器C和C2提供;当导通角90°≤θ≤θ1时,TCU只能通过电流取能电路获取能量,能量主要由电容器C2提供。
TCU采用电压—电流取能方式,结合了电压取能电路和电流取能电路的特性,满足了TCT式可控高抗的运行范围要求。虽然需要将两种取能电路结合,但增加电路的成本远低于一台UPS电源的成本,所以TCU采用电压—电流取能方式在很大程度上降低了TCT式可控高抗的设计成本。
3.2 TCT式可控高抗晶闸管阀试验说明
通过建立实际的TCT式可控高抗模型对TCU使用电压—电流取能方式进行试验,主要用于验证TCU电压—电流取能方式对TCT式可控高抗晶闸管阀的作用及其可靠性和有效性。试验中TCT式可控高抗的具体参数如下:高压侧额定电压;高压侧额定电流0.635A;控制绕组额定电压;控制绕组额定电流5.5A;网侧绕组三相容量1.65kvar;控制绕组三相容量1.65kvar。试验电路结构如图5所示。根据图5所示的试验电路结构,一次绕组和控制绕组采用Yy接法;TCU采用电压—电流取能方式;试验母线线电压1.5kV。
动态模拟试验的试验方法是控制触发角θ 的范围为90°≤θ≤180°,变化步长为1°。如果晶闸管阀在触发角变化过程中,TCT式可控高抗晶闸管阀均导通正常则证明电压—电流取能方式可靠、有效。本文取4 组特征角度进行测量,分别为δ3区间的180°,δ2区间的150°,δ1区间的90°和95°。
3.3 TCT式可控高抗晶闸管阀试验结果
TCU采用电压—电流取能方式触发晶闸管阀,通过录波仪获得试验波形,试验触发角θ 分别为180°,150°,95°,90°。当触发角θ=180°时,控制侧电压为额定电压,控制侧电流为零;当触发角θ=90°时,控制侧电压为零,控制侧电流为额定值。触发角θ 为150°和95°时的试验波形均正确,见附录C。
4 结语
本文对TCT式可控高抗的工作特点、电压取能方式和电流取能方式进行详细分析,提出TCT式可控高抗TCU采用电压—电流取能方式,解决了电压取能电路和电流取能电路相互干扰的问题,从而实现了TCT式可控高抗在90°~180°范围容量的平滑调节。模拟建立TCT式可控高抗模型进行试验,所得出的试验波形证明TCU采用电压—电流取能方式可靠、有效。电压—电流取能方式在TCT式可控高抗中的应用,对TCT式可控高抗的晶闸管阀研制以及TCT式可控高抗设计具有一定的实用价值。